ES2204009T3 - Bomba de chorro autocebante con dispositivo de control de flujo. - Google Patents

Abstract

LA INVENCION SE REFIERE A UNA BOMBA DE CHORRO AUTOCEBADORA, CENTRIFUGA Y CON SOLO RODETE (1, 100, 101, 102, 103, 104, 105, 106) QUE INCLUYE UN DIFUSOR DOTADO DE UN CANAL DE RETORNO (9, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96) COLOCADO ENTRE UNA PARED (10, 107, 109, 210) CONTIGUA AL LADO DE ASPIRACION DEL RODETE (6, 60, 61, 62, 63, 64, 65) Y OTRA PARED (12, 120, 121, 122, 126) DOTADA DE AL MENOS UNA SALIDA (13, 130, 131, 132, 133, 134, 135, 136) EN LA PARTE CENTRAL DE LA CAMARA DE PRESION (3, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36). LA BOMBA DISPONE DE AL MENOS UN DEFLECTOR (15, 150, 151, 152, 153, 154, 155, 156, 157, 158, 159, 215, 315), COLOCADO MAS ALLA DE LA SALIDA DEL CANAL DE RETORNO, QUE ES ADECUADO PARA DISTRIBUIR EL FLUIDO HACIA DISTINTAS DIRECCIONES (16-17; 160-170; 162-172; 163173; 164-174; 165-175; 167-177; 11-176-178) EN LA CAMARA DE PRESION.

Description

Bomba de chorro autocebante con dispositivo de control de flujo.

La presente invención se refiere a una bomba centrífuga autoimpulsora y autocebante con un inyector incorporado, habitualmente designada como bomba de chorro de pozo poco profundo ("shallow-well") del tipo que comprende un difusor con un canal de retorno más abajo del impulsor, dotado de un dispositivo destinado a mejorar la eficiencia de funcionamiento.

El desarrollo de las llamadas bombas de chorro de pozo poco profundo tiende a mejorar la capacidad autocebante y el rendimiento operativo y también a reducir las dimensiones y los ruidos funcionales de la bomba.

Una solución cada vez más utilizada para obtener simultáneamente dichas características, que por otra parte son difícilmente compatibles, consiste en eliminar la componente tangencial periférica de flujo (o flujo de fluido) que pasa del difusor común alrededor de la periferia del impulsor a través de un difusor dispuesto en un canal de retorno. Dicho canal de retorno transporta a través de las paletas de guía el fluido desde la periferia de una abertura central de la cámara de presión (en condiciones estables) o cámara de reposo para la separación de aire respecto al agua (durante la etapa de autocebado). Como consecuencia dicho canal de retorno reduce la rotación y la turbulencia de flujo y el efecto de centrifugación que impide la separación del aire con respecto al líquido, reteniéndolo en el núcleo del líquido en rotación.

Dicho difusor con canal de retorno en una bomba de chorro de pozo poco profundo de impulsor único, que es una combinación conocida de la patente europea EP 0361328 de la misma invención, presente ciertas limitaciones.

La salida del canal de retorno, incluida en una corona circular alrededor de la parte final del inyector o conducto de succión del impulsor, limita el espacio radial utilizable para guiar el flujo desde la dirección tangencial periférica hacia el eje. Una parte de las líneas de flujo en los canales de transporte pasa a la salida con intermedio de ángulos distintos de la dirección radial con una componente rotativa residual consiguiente y un efecto centrífugo residual en la cámara de presión que reduce la velocidad de separación del aire con respecto al líquido durante la fase de

\hbox{autocebado.}

Las desviaciones bruscas de la dirección de flujo a efectos de eliminar la rotación residual antes de la salida del canal de retorno provocan pérdidas por fricción y un rendimiento operativo más desfavorable sin mejorar la capacidad de autocebado.

Se ha observado que la reducción de la rotación es útil solamente si la velocidad de flujo disminuye igualmente e incluso se presenta dicho efecto de modo adicional. Si la rotación residual se reduce al incrementar la velocidad de flujo, la separación del aire con respecto al líquido se reduce adicionalmente de velocidad.

El flujo concentrado no utiliza todo el líquido circundante para reducir su propia velocidad y turbulencia y provoca el arrastre de aire junto con el líquido. Esto reduce la velocidad de dispersión de aire en el suministro y hace su recirculación en la bomba más fácil con intermedio de la tobera, en mayor medida cuanto que dicha salida del canal de retorno se extiende en dirección axial, paralelamente al eje, al dirigir el flujo adyacente al inyector.

El dispositivo, conocido por la patente antes mencionada, de extensión axialmente de las paletas de guía más allá de dicha salida del canal de retorno o el dispositivo más usual que consiste en colocar tabiques deflectores longitudinales en la cámara de presión para reducir la rotación de fluido residual, no son útiles para reducir la velocidad de flujo que provoca el arrastre del aire junto con el líquido.

El dispositivo conocido utilizado para hacer más fácil la entrada de líquido de impulsión en el inyector, tal como colocar cerca de la tobera un dispositivo antitorbellino o tabiques desviadores para reducir la recirculación de aire o colocar un conducto para aspirar desde abajo por la parte de líquido más desaireada, no son útiles para hacer más fácil la dispersión del aire en el flujo de suministro porque no reduce la turbulencia del fluido en la cámara de separación colocada más arriba de dichos dispositivos cerca de la tobera.

Dados los límites antes mencionados, el canal de retorno puede reducir solamente de manera parcial la rotación, la velocidad y la turbulencia al flujo y no permite por si mismo o junto con otros elementos la eliminación de los efectos residuales negativos para la separación de aire con respecto al líquido y para un autocebado rápido de la bomba con las mayores columnas de succión. Por lo tanto es necesario tener una cámara de presión con una reserva de líquido adecuada para restringir el arrastre de aire, reduciendo la velocidad y debilitando la turbulencia del flujo

\hbox{residual.}

Dicha realización de tipo conocido tiene también el inconveniente de necesitar entradas de difusor con una configuración adecuada para recoger, a la salida del impulsor, la mayor cantidad de aire que sea posible separar con respecto al líquido en la cámara de presión. En realidad la posibilidad de una separación rápida de aire con respecto al líquido en la cámara de presión depende, tal como se explicará más adelante, asimismo de la forma en la que se recoge el aire más arriba en la salida del impulsor.

Algunas realizaciones de bombas de chorro de etapas múltiples son ya conocidas, tal como la que es el objeto de la patente DE 2249883, en la que existen unos canales de retorno con la finalidad de transportar el medio que sale desde un impulsor a la abertura de entrada del impulsor subsiguiente y en el que el flujo pasa hacia afuera desde el último impulsor con un movimiento de rotación.

Dicho movimiento de rotación del flujo en la presente cámara de comunicación con la abertura de suministro, reduce la separación del aire con respecto al líquido.

Además, las realizaciones que tienen dichos canales de retorno sin ninguna zona de paletas estacionarias alrededor de la periferia de cada impulsor no son adecuadas para recoger y para desviar con rapidez hacia los canales de retorno la parte gaseosa del fluido que sale del primer impulsor y/o de los impulsores subsiguientes.

La posibilidad de recogida más rápida del aire en la salida del impulsor queda condicionada a la posibilidad de permitir la separación con respecto al líquido de la mayor cantidad posible de aire que entra en la cámara de presión, cuando la fase de autocebado se prolonga por las columnas de succión más elevadas.

Dicho canal de retorno puede ser acoplado a un difusor radial usual alrededor de la periferia del impulsor, produciendo el mismo resultado de reducción de la rotación y turbulencia de flujo en la cámara de presión. Las realizaciones que mantienen dicho difusor radial habitual añadiendo solamente dicho canal de retorno, tales como las de la patente europea EP 0401670 y USA 5100289, evitan mayores necesidades de planificación y de experimentación para combinar al máximo las funciones de difusor y transportador en una trayectoria continua de paletas pero presentan otros inconvenientes.

Uno de los inconvenientes consiste en el incremento considerable del ruido funcional de la bomba debido a la interrupción de la continuidad en la sucesión de paletas por la combinación de dos zonas separadas dotadas de paletas, con un cambio de dirección en la desviación desde la dirección radial centrífuga del difusor en la salida del impulsor a la dirección radial centrípeta en el canal de retorno. La interrupción consiguiente en la guía de la dirección y del flujo de velocidad provoca una eficacia operativa menos favorable. Dicha interrupción de la guía de la dirección y de la velocidad de flujo aumenta considerablemente los ruidos producidos por el fluido durante el proceso de autocebado, aumentando considerablemente dicho ruido a causa del incremento de la cantidad de aire soluto y de aire separado en las burbujas, arrastrado por el líquido de la bomba. El ruido se hace más considerable si el cuerpo de la bomba queda realizado en chapa de acero delgada.

Otro inconveniente es que la posibilidad de reducción de las dimensiones radiales del cuerpo de la bomba a través de las configuraciones del difusor, posible en la combinación con el canal de retorno, en un diámetro restringido con una trayectoria anular o radial centrípeta en vez de radial centrífuga, no se utiliza con un difusor radial usual. El mayor diámetro de la bomba implica desventajas con respecto a costes y a la utilización de la bomba en espacios estrechos, pero también incrementa la presión específica en el difusor y en las paredes del canal de retorno, incrementando de esta manera el riesgo de deformaciones permanentes en el cuerpo envolvente de la temperatura ascendente y de un incremento de presión a causa de la operación temporal y casual con conexiones cerradas cuando dichas paredes están realizadas en un material plástico. Utilizando dichos difusores radiales habituales, la posibilidad de reducción de las dimensiones del cuerpo envolvente de la bomba, gracias a la posibilidad de obtener el autocebado con una menor reserva de líquido, a través de la turbulencia reducida de flujo obtenida con el canal de retorno, no se explota adecuadamente.

Otro inconveniente es que un difusor radial común alrededor de la periferia del impulsor hace más fácil la expulsión de líquido en el suministro en el inicio del impulsor, a causa de su configuración en entrada de ángulo.

Al inicio la bomba suministra temporalmente el mayor caudal operativo posible con una columna de succión nula, dado que todas las cámaras y conductos incluidos en ellas se encuentran llenos previamente de líquido, incluso temporalmente, los del lado de succión del impulsor. La energía cinética y el empuje del líquido que sale del difusor provocan la expulsión y disipación desde la abertura de entrada de una parte del líquido contenido en la cámara de presión, que forma parte del líquido de impulsión que debe permanecer en la bomba para el proceso de autocebado, mientras el aire es dispersado en el suministro.

Dicha expulsión de líquido en el inicio es superior en las bombas que tienen un mayor caudal y pasos más grandes en el inyector y en el impulsor que, no obstante, requieren una mayor reserva de líquido de impulsión.

Dicha expulsión de líquido al inicio disminuye la capacidad autocebante de la bomba.

La bolsa de aire existente en la cámara de presión después del inicio a causa del líquido dispersado impide el proceso siguiente de autocebado. Dicho proceso de autocebado queda impedido de manera adicional si se imparte una cierta rotación a dicha bolsa de aire inicial alimentada por el aire que procede de la conducción de succión, permaneciendo la reserva de líquido en la cámara de presión por un flujo que entra en dicha cámara con una componente de rotación residual y velocidad excesivas, reteniendo el aire a través de la fuerza centrífuga residual del líquido y a causa del efecto de velocidad del flujo por arrastre.

Un difusor radial común alrededor de la periferia del impulsor recoge con rapidez el aire que sale del impulsor y lo hace salir más rápidamente y en mayor cantidad del canal de retorno en la cámara de presión. Se ha observado que dicha cantidad más grande de aire saliente reduce la separación con respecto al líquido en la cámara de presión y su dispersión en el suministro con bombas que tienen un caudal más elevado, con una velocidad de flujo más elevada en la salida del canal de retorno o con una insuficiente reserva de líquido cuando la fase de autocebado se extiende con columnas de succión más elevadas que en el promedio. El incremento progresivo de la cantidad de aire en la cámara de separación y recirculación en la bomba a través de la tobera y el incremento de la temperatura de líquido a causa de la fricción en la recirculación provocan la saturación con un efecto de "inundación" que no permite llevar a cabo el proceso de separación de aire con respecto al líquido en la medida de las columnas de succión más elevadas.

En algunos casos es posible obtener el autocebado a través de dispositivos preliminares, tales como facilitando un tubo elevado en la abertura de suministro antes de la salida del propio tubo, a efectos de restringir la salida de líquido que de otro modo se dispersaría en el suministro en el inicio y a efectos de evitar o reducir la bolsa de aire inicial en la bomba. En algunos casos puede ser útil cerrar parcialmente la válvula de cierre del suministro antes de cualquier operación de inicio. Cuando incluso dichos dispositivos no son suficientes para obtener el autocebado, no queda otra posibilidad que insertar la válvula de pie para poner en marcha la bomba como bomba común centrífuga no autocebante, de manera que incluso el tubo de succión queda prellenado con líquido.

La presente invención está destinada a superar todos los límites antes mencionados y los inconvenientes citados de un difusor con un canal de retorno en una bomba de chorro de pozo bajo con impulsor único.

El objetivo de la presente invención es el de mejorar adicionalmente la capacidad de autocebado de la bomba con las mayores columnas de succión permitidas por la presión atmosférica con intermedio de otra reducción de la velocidad, de la rotación residual y de la turbulencia de fluido en la cámara de presión.

Otro objetivo es el de obtener el autocebado con el cuerpo envolvente de la bomba de menores dimensiones que contiene una menor reserva de líquido y/o que mejora la capacidad de autocebado sin incrementar las dimensiones de la bomba y la necesidad de reserva de líquido.

Otro objetivo es el de reducir los ruidos funcionales durante la fase de autocebado y durante las condiciones de funcionamiento estable.

Otro objetivo consiste en mejorar el rendimiento en condiciones estables con las mayores columnas de succión.

Otro objetivo es el de reducir los costes de la bomba.

Dichos objetivos y desventajas que se verán más claramente más adelante se consiguen por la realización de una bomba de chorro autocebante centrífuga de impulsor único que, de acuerdo con la reivindicación principal, comprende:

- Un cuerpo envolvente de la bomba que contiene una cámara de presión que comunica con una abertura de suministro.

- Un conducto de succión estacionario conectado con un impulsor fijado sobre el eje de impulsión con eje horizontal de rotación.

- Un difusor dotado de un canal de retorno situado entre dos paredes separadas axialmente con la interposición de como mínimo una paleta de guía, siendo adyacente una de dichas paredes al lado de succión de dicho impulsor, poseyendo como mínimo una entrada en la periferia y estando dotada la otra pared como mínimo de una salida en la parte central de dicha cámara de presión, caracterizándose porque está dotada como mínimo de un deflector, situado más allá de dicha salida del canal de retorno y alrededor de dicho conducto de succión estacionario, adecuado para distribuir el flujo hacia diferentes direcciones en dicha cámara de presión, poseyendo dicho deflector o deflectores unos medios para la dirección del flujo.

Algunas realizaciones de la bomba de la invención se mostrarán a título de ejemplo no limitativo en los dibujos adjuntos, en los que:

- la figura 1 muestra una sección longitudinal parcial de la bomba de la invención;

- la figura 2 muestra una vista frontal de la bomba de la invención según la sección A de la figura 1;

- las figuras 3, 4, 5 y 6 muestran detalles de diferentes realizaciones con respecto a la realización de la figura 1;

- la figura 7 muestra una sección longitudinal parcial de la bomba de la invención en una diferente realización;

- la figura 8 muestra una vista frontal de la bomba de la invención según la sección B de la figura 7;

- las figuras 9, 10, 11, 13, 15 y 20 muestran secciones parciales longitudinales de la bomba de la invención según otras realizaciones distintas;

- la figura 12 muestra una vista frontal de la bomba de la invención desde C en la figura 11;

- la figura 14 muestra una vista frontal de la bomba de la invención desde D de la figura 13;

- las figuras 16 y 17 muestran dos realizaciones distintas de la bomba de la invención desde F de la figura 15;

- las figuras 18 y 19 muestran el detalle de vistas frontales de la bomba de la invención desde E en la figura 15 en diferentes realizaciones mostradas, respectivamente, en las figuras 16 y 17;

- las figuras 21, 22 y 23 muestran detalles de vistas frontales de la bomba de la invención desde G de la figura 20 según tres realizaciones distintas.

La bomba objeto de la presente invención se ha mostrado en vistas parciales en los dibujos y se ha indicado con los numerales (1), (100), (101), (102), (103), (104), (105), (106) como un conjunto. De acuerdo con una realización funcional preferente, mostrada en dos realizaciones en las figuras 1 y 7, dicha bomba comprende un cuerpo envolvente de la bomba (2), (20) en el que se encuentra una cámara de presión (3), (30) en comunicación con la abertura de suministro (4), (40) situada en la parte superior de dicha cámara; un inyector (5), (50) conectado entre la abertura de succión (no visible en los dibujos) de la bomba y el impulsor (6), (60) acoplado sobre el eje de impulsión con eje de rotación horizontal (7), (70).

Dicho inyector (5) forma directamente el conducto de succión estacionario y el impulsor (6) o puede estar conectado a dicho impulsor (60) a través de un conducto o conexión (80) situado entre dicho inyector (50) y dicho impulsor (60), incluyendo dicho inyector (5), (50) la respectiva tobera de alimentación (no visible en los dibujos) alimentada a su vez por el líquido de impulsión de dicha cámara de presión (3), (30).

La colocación de dicho inyector en la bomba puede ser cualquier colocación coaxial con respecto al eje de rotación del impulsor, tal como se ha mostrado en los dibujos, o bien puede ser paralelo o transversal con respecto de dicho eje, siendo dicho inyector, con cualquier disposición distinta, cualquiera que esté conectado a través de un conducto o conexión al orificio de succión del impulsor.

Más abajo de dicho impulsor (6), (60) existe un difusor con un canal de retorno (9), (90) que tiene como mínimo una paleta de guía interpuesta (14), (140) que transporta el fluido que sale de dicho impulsor (6), (60) en la parte central de dicha cámara de presión (3), (30). Dicho canal de retorno (9), (90) substancialmente radial y centrípeto está colocado entre dos paredes separadas axialmente. Una de las paredes (10), (107) tiene como mínimo una entrada en la periferia (11), (110). Dicha pared (10), (107) está colocada adyacente al lado de succión de dicho impulsor (6), (60) y conectada a dicho conducto de succión estacionario (5), (50), (80) con la posible interposición de medios de estanqueidad (18), (180). La otra pared (12), (120) está insertada dentro de una superficie cilíndrica periférica (200), (201) de dicho cuerpo de bomba (2), (20), poseyendo como mínimo una salida (13), (130) situada a 360° formando una corona circular alrededor de dicho conducto de succión estacionario (5), (50), (80) de dicho impulsor (6), (60).

Tal como se ha mostrado en las figuras 2 y 8, cuando varias paletas de guía (14), (140) quedan interpuestas en dicho canal de retorno (9), (90), forman canales de conducción con las salidas (13), (130) separadas por dichas paletas de guía (14), (140).

Dicho difusor con un canal de retorno puede tener cualquier combinación de las dos funciones de difusor y canal para el transporte desde la periferia del impulsor hacia el eje, unidas conjuntamente o acopladas, y yuxtapuestas y subsiguientes de manera que son distinguibles o combinadas de manera que no sean distinguibles en una trayectoria con una guía continua de la velocidad de flujo y de la dirección del mismo, asimismo, la dirección de cambio en la desviación desde la periferia centrífuga radial o tangencial hacia la dirección radial centrípeta en el canal de retorno.

Más allá de dicha salida (13), (130) de dicho canal de retorno (9), (90) después de haber obtenido ya una primera reducción de la velocidad, rotación y turbulencia del flujo, se dispone como mínimo un deflector (15), (150) substancialmente anular a efectos de dirigir y distribuir hacia diferentes direcciones marcadas por las flechas (16) - (17), (160) - (170), en disposición divergente y convergente hacia el exterior y hacia el interior de dicho deflector (15), (150), el fluido que procede de dicho canal de retorno (9), (90). Dicho deflector o deflectores (15), (150) están situados de manera tal que impiden un flujo concentrado y reducen adicionalmente la velocidad, la rotación residual y la turbulencia residual de dicho fluido en dicha cámara de presión (3), (30), llevando a cabo la guía del flujo sin pérdida adicional alguna, dejando que el aire contenido en el fluido siga la trayectoria de menor resistencia.

La invención utiliza en una bomba de chorro el principio de menor resistencia que se considera en la literatura técnica de las bombas centrífugas para el control de presión de fluido en el enfoque del impulsor. La presente invención aplica el principio de la trayectoria de menor resistencia en sentido descendente con respecto al impulsor a lo largo del dispositivo, formado como mínimo por un deflector para llevar a cabo el control de la dirección, de la velocidad, de la rotación residual y de la turbulencia de flujo (o corriente del fluido) más allá del canal de retorno a efectos de avanzar el inicio de separación de aire con respecto al líquido. Dicho dispositivo proporciona varias salidas desde el canal de retorno en la entrada en la cámara de presión, distribuyendo el flujo hacia diferentes direcciones, evitando un flujo axial concentrado, a efectos de dejar que el aire siga la trayectoria de menor resistencia con independencia de los cursos de líquido principales. Por lo tanto se obtiene una separación temporal o separación parcial del aire con respecto al líquido, haciendo más fácil una separación definitiva más rápida en la situación de calma del fluido obtenida en dicha cámara de presión o cámara de separación. Tal como se ha mostrado en las figuras 1, 3, 4, 5 y 6, dicho deflector o deflectores (15), formando substancialmente un deflector anular, pueden tener perfiles radiales con diferentes formas: cono truncado o forma de campana, forma curvada o plana.

Dicho deflector o deflectores (15), (150) pueden tener perfiles frontales substancialmente anulares o pueden tener una configuración con sectores substancialmente circulares, equidistantes o dispuestos de manera distinta o separados angularmente y radialmente, iguales o con diferente anchura y/o diferentes formas, adyacentes frontalmente tal como se ha mostrado en la figura 8 o separados unos de otros y definidos por cuchillas o paredes substancialmente radiales (14), (19) tal como se ha mostrado en la figura 2 o una configuración con lóbulos separados por tabiques conectados a dichas paredes o cuchillas de guía.

Dicho deflector o deflectores con forma substancialmente anular (15), (150) están situados con respecto a dicha salida (13), (130) desde dicho canal de retorno (9), (90) a través de medios directores de flujo que consisten en una serie de paredes (14), (19) o cuchillas de guía (190) adecuadas para eliminar o reducir la rotación residual y la turbulencia de fluido procedente de dicho canal de retorno (9), (90) en la entrada de dicha cámara de presión (3), (30).

Además de dichas paredes o cuchillas de guía (14), (19), (190) unidas a dichos deflectores (15), (150) para la reducción de la rotación residual y turbulencia de flujo en la entrada de dicha cámara de presión (3), (30), una serie de nervios de guía (197), (198) colocados de forma substancialmente radial sobre dicho conducto de succión estacionario (5), (50), (80), separados con respecto a dicho deflector (15), (150), pueden ser acoplados en dicho deflector (15), (150).

En las diferentes realizaciones mostradas en las figuras 9, 10, 11 y 13 alrededor de la parte terminal de dicho conducto de succión estacionario (53), (54), (81), (82), (83), (84) conectada a dicho impulsor (61), (62), (63), (64) se puede situar por lo menos un deflector substancialmente circular (153), (157), (158), (159). La configuración de dicho deflector circular (153), (157), (158), (159), que forma substancialmente un deflector circular, es adecuada para dirigir hacia direcciones divergentes o con tendencia centrífuga el fluido que procede de dicho canal de retorno (91), (92), (93), (94) a la entrada de dicha cámara de presión (31), (32), (33) y (34).

Dicho deflector substancialmente circular (157), (158), (159) alrededor de dicho conducto estacionario de succión (54), (81), (82), (84) puede ser acoplado como mínimo a un deflector anular substancialmente concéntrico (151), (152), (154) conectado a través de las cuchillas de guía (191), (192), (194).

Por lo tanto se obtienen diferentes direcciones de fluido, marcadas por las flechas (161) - (171), (162) - (172), (164) - (174), en la salida (131), (132), (134) de dicho canal de retorno (91), (92), (94) en la entrada de dicha cámara de presión (31), (32), (34).

Alrededor de dicho deflector substancialmente circular (153), (157), (158), (159a) se pueden situar una serie de cuchillas de guía (191), (192), (194) o nervios de guía (193) que actúan como medios directores de flujo adecuados para eliminar o reducir la rotación residual y la turbulencia de dicho fluido.

En la realización mostrada en las figuras 11 y 12, dicho deflector substancialmente circular (153), dirigido a dicha salida (133) de dicho canal de retorno (93) y alrededor de la parte terminal de dicho conducto de succión estacionario (53), (83), evita un flujo axial concentrado y el consiguiente arrastre de aire con el líquido y desvía el flujo desde la dirección hacia la tobera cuando está situada en la parte central de la bomba, disminuyendo la recirculación de aire. La abertura entre dicha salida (133) del canal de retorno (93) y la parte terminal de dicho deflector (153) aumenta la sección de salida del canal de retorno y disminuye la velocidad de entrada del flujo en dicha cámara de presión (33). Mediante las direcciones divergentes o con tendencia centrífuga (163), (173) del fluido, el líquido circundante es utilizado para restringir la turbulencia del flujo distribuyéndolo en la cámara de presión (33). En el cambio de dirección del fluido desde la salida (133) de dicho canal de retorno (93) hasta el extremo de dicho deflector (153), el líquido tiende a fluir sobre dicho deflector (153) según las direcciones marcadas por las flechas (173). El aire tiende a adoptar más direcciones internas, marcadas por las flechas (163), fluyendo en el líquido que sigue la trayectoria de menor resistencia con una separación temporal o parcial con respecto al líquido, haciendo la separación definitiva más fácil con el estado de fluido de calma obtenido en la cámara de presión (33).

Para distribuir el flujo hacia otras direcciones distintas en dicha cámara de presión (33), los sectores de dicho deflector (153) entre dichos nervios de guía (193) pueden tener inclinaciones y/o formas distintas entre sí.

En una diferente realización mostrada en las figuras 15, 16 y 18, dicho deflector o deflectores (155) quedan constituidos por paredes que tienen perfiles substancialmente constantes y coincidentes, independientemente de las extensiones posiblemente distintas de dichos perfiles, en planos paralelos con respecto al plano divisional de forma situado preferentemente sobre dicho eje horizontal (75) y con perfiles octogonales perpendiculares a dicho plano (75).

Dicho deflector o deflectores (155) dirigidos a dicha salida (135) del canal de retorno (95) y alrededor de la parte terminal de dicho conducto de succión estacionario (55), (85) conectado a dicho impulsor (65) tiene lados inclinados conectados a la salida de dicho conducto de succión (55), (85) en los tabiques (199) dirigidos a la fuente de flujo, dicho deflector o deflectores (155) adecuados para dirigir y distribuir hacia direcciones lateralmente opuestas (165) y (175) el flujo que procede de dicho canal de retorno (95). Dichos tabiques (199), los posibles nervios de guía (195) y los medios de dirección de flujo y dicho deflector (155) están situados de manera tal que eliminan o reducen la rotación residual y la turbulencia de flujo que procede de dicho canal de retorno (95).

Además de dichas direcciones principales (165), (175) opuestas lateralmente, dicho deflector o deflectores (155) dejan que el flujo se distribuya por otras formas a lo largo de otras direcciones, disminuyendo su velocidad en dicha cámara de presión (35) y utilizando el líquido circundante para restringir la turbulencia residual y reducir el arrastre de aire con el líquido, dejando que el aire siga, después de dicho canal de retorno (95), la trayectoria de menor resistencia a efectos de entrar en dicha cámara de presión (35) con una separación temporal o parcial del líquido, haciendo la separación definitiva más fácil con el estado de fluido en calma obtenido en dicha cámara de presión (35).

El perfil frontal de dicho deflector o deflectores (155) puede ser poligonal, circular o mixto.

Los perfiles de dicho deflector o deflectores (155) sobre planos paralelos con respecto al plano de dicho eje horizontal (75), preferentemente constante para hacer el moldeo más fácil sin ningún rebaje y con un grosor uniforme, puede tener diferentes configuraciones. La configuración general puede ser, por ejemplo, la que tiene paredes planas o cóncavas inclinadas unidas hacia la fuente de flujo en un plano que es perpendicular a dicho eje horizontal (75). Otra configuración general puede ser la que tiene un deflector convexo o un deflector con un perfil asimétrico o cualquier otra configuración adecuada para dirigir y distribuir el fluido que procede de dicho canal de retorno (95) hacia diferentes direcciones y para eliminar o reducir la rotación, velocidad y turbulencia residuales de flujo en la cámara de presión (35).

Tal como se ha mostrado en las figuras 15, 17 y 19, dicho deflector (155) puede ser acoplado a otros deflectores (215), preferentemente con diferente anchura y altura, respectivamente paralelos y perpendiculares a dicho plano de división, con situación preferentemente sobre dicho eje horizontal (75). Dichos deflectores (215) situados lateralmente con respecto a dicho deflector (155) con dichos tabiques (199), como una especie de corola sobre un tallo, en la parte terminal de dicho conducto de succión estacionario (55), (85), conectados parcialmente a través de los nervios de guía (195), están situados de manera tal que dirigen y distribuyen hacia diferentes direcciones (165), (167), (175), (177) el fluido que procede de dicho canal de retorno (95) disminuyendo su velocidad y de manera tal que eliminan o reducen la rotación y turbulencia residuales en dicha cámara de presión (35).

En las diferentes realizaciones mostradas en la figuras 20, 21 y 22 varios deflectores concéntricos substancialmente anulares (156), (315) conectados a través de medios de dirección de flujo, que consisten en una serie de cuchillas de guía substancialmente radiales (196), forman un regularizador de flujo del tipo llamado de panal de abejas con diferentes salidas (166), (176), (178) desde dicho canal de retorno (96) a la entrada de dicha cámara de presión (38).

Dichos deflectores acoplados (155) - (215) se pueden solapar por lo menos parcialmente en disposición frontal o bien dichos deflectores (151-157), (152-158), (156-315) se pueden solapar por lo menos parcialmente en disposición radial o bien dichos deflectores (154) - (159) se pueden acoplar sin ningún solape frontal o radial. Las configuraciones de los deflectores acoplados pueden ser distintas de acuerdo con las posibilidades de moldeo preferentes. También es posible disponer un desarrollo espiral y/o helicoidal de uno o varios deflectores con las partes iniciales y terminales (156), (315) en disposición asimétrica, con forma, dimensiones o posiciones que pueden ser radialmente, angularmente y axialmente distintas, tal como se ha mostrado por ejemplo en la figura 23.

Dichos medios de dirección de flujo que consisten en dichas paredes o cuchillas de guía substancialmente radiales (19), (190), (191), (196), se pueden conectar a la pared (12), (120), (121), (126) poseyendo dichas salidas (13), (130), (131), (136) de dicho canal de retorno (9), (90), (91), (96). Por lo tanto dicho deflector o deflectores (15), (150), (151), (156), (315), dichos medios de dirección de flujo (19), (190), (191), (196) y dichas paredes (12), (120), (121), (126) forman una pieza única. Por lo tanto, dichos deflector o deflectores (15), (150), (151), (156), (157), (315) que tienen dichos medios de dirección de flujo (19), (190), (191), (196) o dichas paletas (14) pueden tener también la función de reforzar estructuralmente las paredes de dicho difusor con canales de retorno (9), (90), (91), (96) contra las deformaciones debido a los incrementos de temperatura y presión.

Dicho deflector (15) puede ser situado con respecto a dicha salida (13) a través de extensiones de las paletas de guía (14) de dicho canal de retorno (9) más allá de dicha salida (13). Por lo tanto, dicho deflector (15) y dichas paletas de guía (14) forman una pieza única.

A efectos de reforzar adicionalmente dicha pared (121), (126) con dichas paletas de guía (191), (196) y dichos deflectores (151), (156), (157), (315), es posible tener un soporte sobre un escalón (27), (227) alrededor de dicho conducto de succión estacionario (51-81), (56-86).

Tal como se ha mostrado en la figura 10, los canales transportadores (92) pueden quedar realizados a través del curso en zigzag de una de las dos paredes (109), (122), axialmente separadas en correspondencia con los canales (92) y conectadas entre un canal transportador y el otro, formando salidas (132) separadas 360° alrededor de dicho conducto de succión estacionario (52), (82) por las paletas de guía (142) con las uniones (147) entre un canal y el otro.

Tal como se ha mostrado en las figuras 10 y 11, dicho deflector o deflectores (152), (153), (158), dispositivo que caracteriza la bomba de la invención, pueden estar constituidos por una pieza solidaria alrededor de la parte terminal de dicho conducto de succión estacionario (52), (53), (82), (83), incluido entre dicha pared lateral (109) adyacente al impulsor (62) o entre el frontal (127) o parte central de dicha pared (210) adyacente al impulsor (63) y un escalón frontal (28), (128) con posibles elementos de situación (29), (129) para posicionado y prevención de desplazamientos angulares.

Tal como se ha mostrado en las figuras 13 y 15, dicho dispositivo puede ser acoplado a dicho conducto de succión estacionario (54), (55), (84), (85). Por lo tanto, dicho deflector (154), (155), (159), (215) y dicho conducto de succión estacionario (54), (55), (84), (85) forman una pieza única.

Las partes que forman el difusor con el canal de retorno y el dispositivo antes descrito, pueden quedar construidas en el mismo material formado por piezas unidas mediante soldaduras o por piezas conectadas con un sistema de desacoplamiento o formadas por piezas de materiales diferentes o no similares tales como metal y plástico o materiales sintéticos, conectadas a través de sistemas conocidos para unir o formar piezas de materiales distintos. Dichas piezas pueden tener una forma estable, estando construidas mediante materiales rígidos o partes de dicho dispositivo pueden ser flexibles construidas con materiales elásticos deformables. Dichas partes pueden quedar realizadas mediante formas estructurales distintas y diferentes materiales a efectos de obtener funciones complementarias, tales como mejorar la resistencia contra las deformaciones debidas a los incrementos de temperatura y presión contra el empuje del flujo que procede del canal de retorno, contra líquidos corrosivos, contra desgaste debido a partes abrasivas, así como mejorar el rendimiento, mantener la adherencia de las paredes del canal de retorno en las paletas interpuestas evitando infiltraciones cuando las paletas separan áreas con diferente presión entre un canal y el otro.

El dispositivo descrito acoplado a un difusor con un canal de retorno mejora las características de autocebado de una bomba de chorro de pozo poco profundo con las mayores columnas de succión permitidas por la presión atmosférica. La mejor capacidad de autocebado se obtiene por la reducción de la rotación, velocidad y turbulencia residuales del flujo en la cámara de presión, evitando el efecto centrífugo residual que restringe el aire en el líquido, el efecto de arrastre del aire con el líquido debido a la velocidad de un flujo concentrado y reduciendo la recirculación del aire a través de la tobera.

Las diferentes salidas desde el canal de retorno en la cámara de presión o cámara de separación permiten que el aire contenido en el fluido que procede del canal de retorno siga la trayectoria de menor resistencia de forma independiente de las trayectorias principales del líquido. El resultado es que en los pasos en los que el fluido pierde la homogeneidad del estado de mezcla, tiene lugar una separación temporal o separación parcial del aire con respecto al líquido, haciendo más fácil una separación del aire con respecto al líquido más rápida y definitiva en el estado de calma del líquido obtenido en la cámara de presión, puesto que el aire en el líquido tiende a ascender y el líquido aireado tiende a decantarse en este estado de calma.

Dado que dicho dispositivo permite una separación del aire más rápida con respecto al líquido en la cámara de presión, haciendo que el aire salga más rápidamente de la bomba y alimentando la tobera con un líquido de impulsión desaireado, ello permite también tener configuraciones de las entradas del difusor adecuadas para recoger de manera más rápida el aire que sale del impulsor sin restringir la cantidad mayor de aire que llega a la cámara de separación y sin la recirculación de dicho aire en el líquido cuando la fase de autocebado se prolonga con las mayores columnas de succión, además de configuraciones del difusor y del canal de retorno adecuadas para limitar la expulsión de líquido en el suministro al principio, con pequeñas dimensiones radiales y con una trayectoria de paletas con guía continua de la dirección y velocidad de flujo.

De manera ventajosa, la mejor capacidad autocebante permite la utilización de una fuente de columnas de succión extremas y posibilita la regularidad del autocebado en instalaciones fijas con columnas de succión normales, incluso sin las mejores condiciones de la planta. Mediante la mejora de la capacidad autocebante se incrementa la posibilidad de utilizar una bomba situada en la superficie substituyendo una bomba sumergida en el líquido a elevar, eliminando partes móviles en el pozo, incluso la válvula de pie con dicha bomba situada por encima del suelo. A efectos de evitar el vaciado de la bomba debido a efecto sifón en cada parada y para permitir que efectúe nuevo cebado automáticamente en cada operación de inicio, es suficiente una válvula anti-retorno en la abertura de succión de la bomba.

De acuerdo con resultados de pruebas, con una parte de las realizaciones mostradas es posible obtener una reducción del tiempo de la fase de autocebado con columnas de succión superiores a un tercio con respecto al tiempo de fase en la misma planta con la misma bomba con un canal de retorno pero sin el dispositivo de la invención.

De manera ventajosa, el autocebado más rápido reduce el tiempo de espera del flujo continuo de líquido en el suministro después del inicio y el tiempo de permanencia de un colchón de aire en las caras en contacto del cierre mecánico de estanqueidad sobre el eje y esto es una garantía adicional contra daños de un fallo del cierre de estanqueidad de tipo mecánico debido a falta de lubrificación o de refrigeración.

De manera ventajosa es posible obtener el efecto de autocebado con un cuerpo de bomba más pequeño y, manteniendo las mismas dimensiones, se mejora la capacidad de autocebado por una mejor utilización de la reserva de líquido en la bomba después del pre-llenado, mediante la velocidad de rotación, reducción de turbulencia y distribución del flujo en la cámara de presión además de la reducción de la dispersión de líquido en el suministro en el inicio.

De manera ventajosa, el dispositivo anteriormente descrito permite conseguir una ejecución funcionalmente menos ruidosa con un guiado continuo y disminución progresiva de la velocidad y turbulencia del flujo. Esto permite la utilización del estado de reposo del fluido en la cámara de presión a efectos de amortiguar el ruido de las partes internas con una mayor velocidad y turbulencia, incluso con un cuerpo envolvente de bomba realizado en una chapa de acero

\hbox{delgada.}

Dicho dispositivo permite llevar a cabo más allá del canal de retorno la reducción de velocidad y turbulencia del líquido sin pérdidas añadidas, mejorando el rendimiento operativo por la alimentación de la tobera con un líquido de impulsión laminar, incrementando el caudal y disminuyendo las pérdidas de presión estática con las columnas de succión mayores, reduciendo el inicio de la cavitación que limita y reduce el mayor caudal posible cuando incrementan las columnas de succión.

De manera ventajosa, se puede obtener la reducción de los costes de bombeo utilizando la posibilidad de obtener el autocebado con una reserva de líquido más reducida, reduciendo las dimensiones y el peso de la bomba.

Es además ventajoso que el dispositivo antes mencionado puede ser utilizado para reforzar estructuralmente las paredes de dicho difusor con un canal de retorno contrarrestando las deformaciones debidas a la temperatura e incrementos de presión.

Todas las realizaciones posibles, que combinan las funciones descritas o separan las mismas, combinando las realizaciones mostradas en los dibujos, cambiando de dimensiones, posición o cantidad de las piezas explicadas o descritas, eliminando los elementos mostrados o añadiendo otros o utilizando las explicaciones de la descripción con medios equivalentes produciendo substancialmente un mismo resultado de los elementos expresados, se desea que queden protegidas por las siguientes reivindicaciones:

Claims (12)

1. Bomba de chorro autocebante, centrífuga, de autoimpulsión (1, 100 , 101, 102, 103, 104, 105, 106) que comprende:

- un cuerpo de bomba (2, 20) que comprende una cámara de presión (3, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36) que comunica con una abertura de suministro (4, 40);

- un conducto de succión estacionario (5, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86) conectado a un impulsor (6, 60, 61, 62, 63, 64, 65) acoplado sobre el eje de impulsión con eje horizontal de rotación (7, 70, 75);

- un difusor dotado de canal de retorno (9, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96) situado entre dos paredes axialmente separadas con interposición como mínimo de una paleta de guía (14, 140, 142), siendo adyacente una de dichas paredes (10, 107, 109, 210) al lado de succión de dicho impulsor, teniendo como mínimo una entrada en la periferia (11, 110) y estando dotada la otra pared (12, 120, 121, 122, 126) como mínimo de una salida (13, 130, 131, 132, 133, 134, 135, 136) en la parte central de dicha cámara de presión, caracterizada porque la bomba está dotada como mínimo de un deflector (15, 150, 151, 152, 153, 154, 155, 156, 157, 158, 159, 215, 315) situado más allá de dicha salida del mencionado canal de retorno y alrededor del conducto de succión estacionario apropiado para distribuir el fluido hacia direcciones divergentes (16-17, 160-170, 161-171, 162-172, 163-173, 164-174, 165-175, 167-177, 166-176-178) de dicha cámara de presión, poseyendo dicho deflector o deflectores medios de dirección del flujo (14, 19, 190, 191, 192, 193, 194, 195, 196, 197, 198, 199).

2. Bomba centrífuga, según la reivindicación 1, caracterizada porque dicho deflector o deflectores (15, 150, 151, 152, 154, 156, 315) tienen una forma substancialmente anular.

3. Bomba centrífuga, según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque dicho deflector o deflectores (153, 157, 158, 159) tienen forma substancialmente circular.

4. Bomba centrífuga, según la reivindicación 1, caracterizada porque dicho deflector o deflectores (155, 215) están formados por paredes que tienen perfiles substancialmente coincidentes sobre planos paralelos a un plano situado sobre dicho eje horizontal (75) y perfiles octogonales perpendiculares de dicho plano (75), quedando situados dicho deflector o deflectores sobre dicho conducto estacionario de succión (55) y siendo adecuados para distribuir el fluido que procede de dicho canal de retorno (95) hacia diferentes direcciones (165-175, 167-177) de dicha cámara de presión (35).

5. Bomba centrífuga, según la reivindicación 1, caracterizada porque dicho deflector o deflectores (151, 152, 154, 155, 156) están acoplados como mínimo a otro deflector (157, 158, 159, 215, 315), estando conectados dichos deflectores acoplados (151, 152, 154, 155, 156, 157, 158, 159, 215, 315) a través de dichos medios de dirección de flujo (191, 192, 194, 195, 196, 199) y siendo adecuados para la distribución de fluido que procede del canal de retorno (91, 92, 94, 95, 96) hacia diferentes direcciones (161-171, 162-172, 164-174, 165-175, 167-177, 166-176-178) en dicha cámara de presión (31, 32, 34, 35, 36).

6. Bomba centrífuga, según la reivindicación 1, caracterizada porque dicho deflector o deflectores tienen zonas (15, 150, 153, 155, 156, 215, 315) con inclinaciones, formas y/o dimensiones y/o posiciones diferentes entre sí radialmente y/o angularmente y/o axialmente.

7. Bomba centrífuga según, la reivindicación 1, caracterizada porque dicho deflector o deflectores (15, 150) consisten substancialmente en sectores substancialmente circulares frontalmente definidos por paredes substancialmente radiales (14, 19, 190).

8. Bomba centrífuga, según la reivindicación 1, caracterizada porque a dicho deflector o deflectores (15, 150) están acoplados unos nervios de guía (197, 198) separados con respecto a dicho deflector o deflectores.

9. Bomba centrífuga, según la reivindicación 1, caracterizada porque dicha paleta o paletas de guía (14) de dicho canal de retorno (9) se prolongan más allá de la salida (13) desde dicho canal de retorno (9) conectándose a dicho deflector o deflectores (15), formando dicho deflector o deflectores y dicha paleta o paletas de guía una sola pieza.

10. Bomba centrífuga, según la reivindicación 1, caracterizada porque dicho deflector o deflectores (15, 150, 151, 156, 157, 315) están situados en su posición por dichos medios de dirección de flujo (14, 19, 190, 191, 196) conectados a dicha pared (12, 120, 121, 126) poseyendo dicha salida (13, 130, 131, 136) de dicho canal de retorno (9, 90, 91, 96), formando dicho deflector o deflectores, dichos medios de dirección de flujo y dicha pared una pieza única.

11. Bomba centrífuga, según la reivindicación 1, caracterizada porque dicho deflector o deflectores (154, 155, 159, 215) forman una pieza única con dicho conducto de succión estacionario (54, 55, 84, 85).

12. Bomba centrífuga, según la reivindicación 1, caracterizada porque dicho deflector o deflectores (152, 153, 158) consisten en un elemento acoplado alrededor de dicho conducto de succión estacionario (53, 82).